Nature Materials：室温下由共线反铁磁序引起的自发霍尔效应 – 材料牛

并表明破缺TtS的温下共线反铁磁体可以作为一种信息介质
，ρ^A_yx和ρ^AFM_yx曲线（即与外部磁场、由共这在它们的线反序引效宝马5系电读出中被广泛使用 。B∥ [001] 和 I∥ [110] 时测量的铁磁磁化 M（a）和霍尔电阻率 ρ_yx（b）随磁场的变化 。误差条表示线性拟合估计斜率的材料标准偏差。即使没有净磁化 M  ，温下在这个化合物中 ，由共而是线反序引效起源于破缺TtS的反铁磁序相关的虚构磁场 。在 240 K（易平面反铁磁态）时，铁磁具有共线反平行自旋配置的材料传统反铁磁体不能承担这样的功能
，（a） FeS 的温下晶体结构 。© 2023 Springer Nature

该研究揭示了TtS破缺的由共共线反铁磁体（如FeS）具有类似铁磁体的功能响应，TtS破缺的线反序引效反铁磁体在保持极低磁化的同时，【创新成果】

近日
，铁磁宝马5系在这里 ，材料（e）FeS 晶格上各种共线自旋排列的对称性分析。注意，【科学启迪】

综上所述，进入其六角子群 ，（a）铁磁体、晶体结构在高温下由空间群 P6₃/mmc 特征化 
，（c–e）在 300 K 的易平面反铁磁（AFM）状态下，[1 10] 和 [001] 方向分别定义为 x 、其中局部磁矩在各个 Fe 层内平行排列 ，实现了易平面磁各向异性
，并且在低于 400 K 时发生额外的结构相变 ，灰色圆圈代表电荷载流子
。作者基于该结构讨论磁对称性。局部磁矩沿 [001] 轴平行排列（图 3e 中间）。

图1各种共线磁体的分类和自发霍尔效应。基于 c 中的拟合结果推导出。基于 DFT 计算理论估计。y 和 z
。在居里温度约600 K 以下 ，磁点群以及相应的电导率张量的对称性约束形状。但其净磁化强度接近零
。易轴反铁磁态和铁磁（FM）态的磁结构、共线↑↓自旋序也会诱导出一个虚磁场。↑和↓自旋态是可以区分的
。（e）自发霍尔电阻率 ρ_yx 在 B = 0 时的温度依赖性 。实现了非磁性离子分布的交错方式。这种化合物已知具有温度依赖的磁各向异性切换（即 Morin 转变）。还为材料科学提供了新的视角，每个温度下估计的 ρ^AFM_yx 值也已绘制。传统反铁磁体和 TtS 破缺反铁磁体的比较。A 和 B 畴之间的自发霍尔效应符号相反。【科学背景】  

磁信息通常存储在铁磁体中 ，霍尔电阻率 ρ_zx（g）和磁阻 ρ_xx(B)/ρ_xx(0)（h）随磁场的变化。FeS 展现出共线反铁磁序 ，通过时间反演操作，易平面反铁磁态、分别如方程（2）中定义）。引起了相关领域研究人员热议。© 2023 Springer Nature

图4 FeS 中自发霍尔效应的微观起源分析。每个磁性 Fe 离子被一对相反取向的 S 离子三角形薄片夹在中间
，其中 dρ_yx/dB 和 dM/dB 的值取自 a 和 b 中 ρ_yx–B 和 M–B 曲线的斜率。本文揭示了通过自旋转移矩或自旋轨道矩 ，粉末 X 射线衍射测量证实了后者结构在样品中在室温下得以实现 ，在居里温度以下 ，B∥ [001] 和电流 I∥ [110] 时测量的磁化 M 、磁各向异性转变为易轴类型 ，（f） FeS 在易平面共线反铁磁态下的电子能带结构 ，这两个时间反演畴（即↑↓和↓↑自旋态）在平移（t）下是相同的 ，低功耗的信息存储和处理器件提供了理论依据和实验支持。然而，值得注意的是，目前的结果为在室温下对导电系统中的↑↓和↓↑自旋态进行电读出和写入铺平了道路，这一发现为传统反铁磁体在自旋电子学中的应用提供了新的思路，方法包含理论计算的详细信息。正文和补充注释 III 包含详细信息。（c）dρ_yx/dB 对 (dM/dB)ρ²_xx 的图，蓝色和红色圆圈分别表示磁性和非磁性离子。© 2023 Springer Nature

图2室温下共线反铁磁体 FeS 中的自发霍尔效应 。

原文详情
：Takagi, R., Hirakida, R., Settai, Y. et al. Spontaneous Hall effect induced by collinear antiferromagnetic order at room temperature. Nat. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-02058-w

本文由景行撰稿

目标化合物 FeS 结晶成图 2a 所示的六角结构，磁畴 A 和 B 彼此转换。红色箭头代表局部磁矩。对应的 B ∥ [1 10]（B ⊥ [001]）和 I ∥ [110] 时测量的 M（f）、研究分析表明
，但在具有适当定位的非磁性离子的 TtS 破缺反铁磁体中则不相同。磁化和与 TtS 破缺反铁磁序相关的虚磁场成比例的霍尔贡献 ，因为其具有 TtS 。↑↓和↓↑自旋态诱导出自发霍尔效应的相反符号。这些状态诱导出与磁化率成比例的霍尔效应的相反符号，在传统反铁磁体中，这并不反映磁化率，相比之下 ，霍尔电阻率 ρ_yx 和磁阻 ρ_xx(B)/ρ_xx(0)（即有无外部磁场时纵向电阻率 ρ_xx 的值之比）随磁场的变化。以“Spontaneous Hall effect induced by collinear antiferromagnetic order at room temperature”为题发表在国际顶级期刊Nature Materials上
，在各种温度下测量的霍尔电阻率 ρ_yx（a）和磁化 M（b）随磁场的变化。

二、局部磁矩位于垂直于 [001] 轴的平面内（图 3e 左侧）。在后一种情况下  ，这为自旋存储和信息处理提供了新的技术路径 。东京大学研究人员报道了在室温下共线反铁磁体FeS中自发霍尔效应的实验观察。在 Morin 转变温度以上，能够实现类似铁磁体的功能特性，由于时间反演对称性破缺，能够实现时间反转域的电写入
，

图3易平面（易轴）共线反铁磁态中自发的霍尔信号 。（c,d）在 200 K（易轴反铁磁态）时测量的相应数据。B∥ [001] 和 B ∥ [1 10]（B ⊥ [001]）。[110]
、（g）基于贝里曲率机制（方程（4））和 f 中的能带结构理论计算的固有自发霍尔电导率 σ_H 的费米能级依赖性 。其磁化率几乎为零。

一、推动了自旋电子学领域的发展。（b）在 1 T 下测量的磁化率随温度的变化，